2. Volumen y presión
Podemos imaginar, lo apretadas que estarán 27 mil veces mil millones de moléculas dentro de un dedal. ¡En absoluto! Una molécula de oxigeno o nitrógeno tiene un diámetro de 3/10.000.000 mm (ó 3 x 10 -7 mm). Suponiendo que el volumen de la molécula equivale al cubo de su diámetro, entonces obtenemos:
Dentro de un dedal hay 27 x 10 18 moléculas. Entonces el volumen ocupado por todos habitantes del dedal, es de unos
es decir, cerca de 1 mm 3 , que es la milésima parte del centímetro cúbico. Los espacios entre las moléculas son mucho mayores que sus diámetros, tienen sitio donde jugar. En realidad, como ustedes saben, las partículas del aire están en constante movimiento, se mueven de un sitio a otro de forma continua y caótica, corriendo dentro del espacio que ocupan
El oxígeno, el gas carbónico, el hidrógeno, el nitrógeno y otros gases tienen gran importancia en la industria, pero para almacenarlos en grandes cantidades, necesitamos unos depósitos enormes. Así, por ejemplo, una tonelada (1.000 kg) de nitrógeno a presión atmosférica normal ocupa 800 m 3 , es decir, que para almacenar una sola tonelada de nitrógeno se precisa una cisterna de 10.000 m 3 de capacidad.
Figura 161. Una tonelada de nitrógeno a presión atmosférica normal (a la izquierda) y con una presión de 5 atm. (a la derecha). (La ilustración es una figura convencional; no se tuvieron en cuenta las proporciones)
¿No podemos obligar a las moléculas de gas a comprimirse un poco? Los ingenieros hacen lo mismo, con ayuda de una prensa, las obligan a acercarse un poco. Pero eso no es tan fácil.
No olviden, que con la misma presión que ejercen sobre el gas, este presiona las paredes del recipiente. Se necesitan paredes muy sólidas, con las que no reaccione químicamente.
Sólo la más moderna instalación para procesos químicos, fabricada por la industria nacional del acero, es capaz de soportar muy altas presiones, altas temperaturas e impedir la reacción química de los gases
Ahora nuestros ingenieros comprimen él hidrogeno 1163 veces, por lo tanto una tonelada de hidrógeno, que ocupa un volumen de 10.000 m 3 a la presión atmosférica, cabe en una bombona de 9 m 3 de capacidad (figura 161)
¿A qué presión creen ustedes, que habrá que exponer al hidrógeno, para reducir su volumen 1163 veces? Acordándonos de la física, que el volumen del gas disminuye en tantas veces, cuantas veces se aumenta la presión, suponemos que la respuesta es: La presión ejercida sobre el hidrógeno deberá ser también 1163 veces mayor. ¿Es cierto esto? No. La verdad es que había que someter al hidrógeno a una presión de 5000 atmósferas, es decir, que se debe aumentar la presión 5000 veces, y no 1163 veces. Lo que pasa es que el volumen del gas se varía en proporción inversa a la presión, a presiones no muy elevadas. A muy altas presiones no se cumple esta regla. Así, por ejemplo, cuando en nuestras factorías químicas una tonelada de hidrógeno se somete a una presión de mil atmósferas, una tonelada de ese gas se reduce á 1,7 m 3 de volumen, en vez de los 800 m 3 , que ocupa el hidrógeno a la presión atmosférica normal, y al aumentar la presión hasta 5.000 atmósferas, el volumen del hidrógeno se reduce á 1,1 m 3